Hårceller

Hårceller  är receptorer för hörselsystemet och vestibulära apparater hos alla ryggradsdjur . Hos däggdjur är hörselhårcellerna belägna i Cortis organ på ett tunt basilärt membran i snäckan , som finns i innerörat. De får sitt namn från filamenten av stereocilia som sticker ut från hårknippen på cellens övre yta, i cochleakanalen (vätskefyllt rör). Snigelhårceller hos däggdjur är indelade i 2 typer, som har olika struktur och funktion: inre och yttre. Om hårcellerna är skadade uppstår sensorineural hörselnedsättning .

Hårbuntar som ljudmottagare och förstärkare

Enligt tidigare forskning skickar de yttre hårcellerna inte nervimpulser till hjärnan, utan förstärker snarare mekaniskt det svaga ljudet som kommer in i snäckan. Förstärkning uppstår på grund av hårbuntarnas rörelser eller cellkropparnas rörlighet. Inre hårceller omvandlar ljudvibrationer i vätskan inuti snäckan till elektriska signaler, som sedan överförs av hörselnerven till hjärnstammen och vidare till hörselbarken.

Inre hårceller - från ljud till nervimpuls

Avvikelser av stereocilia öppnar mekanokänsliga jonkanaler , som tillåter alla katjoner (främst kalium- och kalciumjoner ) att komma in i cellen. [1] Till skillnad från andra elektriskt aktiva celler kan inte hårceller själva generera en aktionspotential . Istället depolariserar inflödet av katjoner från endolymfen i scala media cellen och en receptorpotential uppstår . Den öppnar spänningsstyrda jonkanaler; då kommer kalciumjoner in i cellen och orsakar frisättning av signalsubstanser från cellens basala ände. Signalsubstanserna färdas längs det smala området mellan hårcellen och nervändan, där de sedan binder till receptorer och genererar potentialer i nerven. Därmed omvandlas ljudsignalen till en nervimpuls. Repolarisering i hårcellen sker på ett speciellt sätt. Perilymfen i scala tympani (scala tympani) har en mycket låg koncentration av katjoner, och en elektrokemisk gradient gör att katjonerna strömmar genom kanaler in i perilymfen.

Kalciumjoner (Ca 2+ ) kommer ständigt ut ur hårcellerna, så det sker en tonisk frisättning av signalsubstanser till synapserna . Man tror att tonicfrisättningen gör att hårcellerna snabbt kan reagera på mekanisk stress. Hastigheten på hårcellssvaret kan också förklaras av det faktum att det kan öka mängden neurotransmittor som frigörs som svar på en 100 µV förändring i membranpotential. [2]

Yttre hårceller är förförstärkare

Hos däggdjur utlöser de yttre hårcellerna receptorpotentialen genom aktiva vibrationer i cellkroppen. Detta mekaniska svar på elektriska signaler kallas somatisk elektrisk rörlighet [3] och det finns svängningar i cellen som uppstår vid frekvensen av den inkommande ljudsignalen och ger förstärkning. Yttre hårceller finns bara hos däggdjur. Medan däggdjurs hörselkänslighet liknar den hos andra ryggradsdjur, utan externa hårceller, minskas hörselkänsligheten med 50 dB. De yttre hårcellerna utökar hörselområdet upp till 200 kHz hos vissa marina däggdjur. [fyra]

Hårcellernas molekylära biologi har gjort betydande framsteg under de senaste åren, med upptäckten av proteinet prestin , som ligger till grund för somatisk elektrisk rörlighet i de yttre hårcellerna. Joseph Santos-Sacchi och andra har påpekat att prestins verkan beror på signalering genom kloridkanalen , och denna process störs av bekämpningsmedlet tributyltenn ( TBT ). Detta ämne , när det väl har släppts ut i miljön, ackumuleras i djurens organismer i ökande koncentrationer vid högre trofiska nivåer , det orsakar betydande skada på stora marina rovdjur såsom tandvalar . [5]

Innervation

Neuroner i cochlea- eller vestibulocochlearnerven (VIII kranialnerverpar ) innerverar de cochlea- och vestibulära hårcellerna. [6] Neurotransmittorn frigörs av hårceller för att stimulera dendriterna hos receptorneuroner ( som antas vara glutamat ). Den presynaptiska förbindelsen har en bandsynaps. Den är omgiven av synaptiska vesiklar och hjälper till att frigöra signalsubstanser.

En inre hårcell innerveras av flera nervfibrer, medan många yttre hårceller innerveras av en enda nervfiber. Nervfibrerna i den inre hårcellen är mycket myeliniserade , medan nervfibrerna i de yttre inte är det.

Förnyelse

Forskning om förnyelse av cochlea hårceller kan hjälpa till att återställa hörseln. Till skillnad från fåglar och reptiler, hos människor och däggdjur, kan cellerna i innerörat , som omvandlar ljud till nervimpulser, vanligtvis inte regenereras när de skadas. [7] Forskare gör framsteg inom genterapi och stamcellsbehandlingar som kan reparera skadade celler.

Forskare har upptäckt en däggdjursgen som vanligtvis är en molekylär switch som blockerar regenereringen av cochlea hårceller hos vuxna. [8] Rb1-genen kodar för proteinet retinobastoma , som har flera fysiologiska funktioner. [9] Inte bara regenererade hårceller i odlingsskålen när Rb1-genen raderades, utan möss utan genen hade fler hårceller än möss som hade det. Förstörelse eller undertryckande av cellcykelhämmaren p27kip1 tillåter cochlea hårceller att regenerera i möss. [10] [11]

Bilder

• Orgel av Corti

• halvcirkelformad ring

• Stereocilia i grodans inre öra

Anteckningar

1. ↑ Müller, U. Cadheriner och mekanotransduktion av hårceller  (neopr.)  // Aktuell åsikt inom cellbiologi. - 2008. - Oktober ( vol. 20 , nr 5 ). - S. 557-566 . — PMID 18619539 .
2. ↑ Chan DK, Hudspeth AJ Ca2+ strömdriven olinjär amplifiering av däggdjurssnäckan in vitro  // Nature Neuroscience  : journal  . - 2005. - Februari ( vol. 8 , nr 2 ). - S. 149-155 . - doi : 10.1038/nn1385 . — PMID 15643426 .
3. ↑ Brownell WE, Bader CR, Bertrand D., de Ribaupierre Y. Framkallade mekaniska reaktioner från isolerade cochleära yttre hårceller  //  Science : journal. - 1985. - 11 januari ( vol. 227 , nr 4683 ). - S. 194-196 . - doi : 10.1126/science.3966153 . — PMID 3966153 .
4. ↑ Wartzog D., Ketten DR Marine Mammal Sensory Systems // Biology of Marine Mammals  (neopr.) / J. Reynolds, S. Rommel. - Smithsonian Institution Press, 1999. - S. 132.
5. ↑ Santos-Sacchi Joseph, Song Lei, Zheng Jiefu, Nuttall Alfred L. Kontroll av däggdjurscochleaförstärkning med kloridanjoner //  Journal of Neuroscience   : journal. - 2006. - 12 april ( vol. 26 , nr 15 ). - P. 3992-3998 . - doi : 10.1523/JNEUROSCI.4548-05.2006 . — PMID 16611815 .
6. ↑ Kranialnerv VIII. Vestibulocochlear nerv . Meddean. Hämtad 4 juni 2008. Arkiverad från originalet 29 september 2012. (obestämd)
7. ↑ Edge AS, Chen ZY Hårcellregenerering  //  Current Opinion in Neurobiology. — Elsevier , 2008. — Vol. 18 , nr. 4 . - s. 377-382 . - doi : 10.1016/j.conb.2008.10.001 . — PMID 18929656 .
8. ↑ Henderson M. Gen som kanske inte längre slår dövörat till ålderdom  // Times Online  : tidning  . - 2005. - 15 januari.
9. ↑ Raphael Y., Martin DM Dövhet: Brist på reglering uppmuntrar hårcellstillväxt  //  Genterapi: journal. - 2005. - Vol. 12 , nr. 13 . - P. 1021-1022 . - doi : 10.1038/sj.gt.3302523 .
10. ↑ Löwenheim H., Furness DN, Kil J., Zinn C., Gültig K., Fero ML, Frost D., Gummer AW, Roberts JM, Rubel EW, Hackney CM, Zenner HP Genstörning av p27(Kip1) tillåter cell spridning i det postnatala och vuxna organet i corti  (engelska)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 1999. - 30 mars ( vol. 96 , nr 7 ). - P. 4084-4088 . - doi : 10.1073/pnas.96.7.4084 . — PMID 10097167 . (primärkälla)
11. ↑ Ono K., Nakagawa T., Kojima K., Matsumoto M., Kawauchi T., Hoshino M., Ito J. Tysta p27 omvänder postmitotiskt tillstånd av stödjande celler i neonatala mussnäckor   // Mol Cell neurosci : journal. - 2009. - December ( vol. 42 , nr 4 ). - s. 391-398 . - doi : 10.1016/j.mcn.2009.08.011 . — PMID 19733668 . (primärkälla)

Källor

• Coffin A., Kelley M., Manley GA, Popper AN Utveckling av sensoriska hårceller //   (neopr.) . - S. 55-94. i Manley et al. (2004)
• Fettiplace R., Hackney CM De sensoriska och motoriska rollerna hos hörselhårceller  // Naturrecensioner  . Neurovetenskap  : tidskrift. - 2006. - Vol. 7 , nr. 1 . - S. 19-29 . - doi : 10.1038/nrn1828 . — PMID 16371947 .
• Kandel ER , Schwartz JH, Jessell TM Principles of Neural Science (neopr.) . — 4:a. - New York: McGraw-Hill Education , 2000. - S. 590-594. - ISBN 0-8385-7701-6 .
• Manley GA, Popper AN, Fay RR Utveckling av ryggradsdjurens hörselsystem  . — New York: Springer-Verlag , 2004. — ISBN 0-387-21093-8 .
• Manley GA Framsteg och perspektiv i studiet av evolutionen av ryggradsdjurens hörselsystem //   (neopr.) . - S. 360-368. i Manley et al. (2004)
• Rabbitt RD, Boyle B., Highstein SM Mekanisk förstärkning av hårceller i de halvcirkelformade kanalerna  (engelska)  // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America  : journal. - 2010. - 5 februari ( vol. 107 , nr 8 ). - P. 3864-3869 . - doi : 10.1073/pnas0906765107 . — PMID 20133682 .
• Breneman KD, Brownell WE, Rabbitt RD Hårcellsbuntar: flexoelektriska motorer i innerörat  (engelska)  // PLOS One  : journal / Brezina, Vladimir. - 2009. - 22 april ( vol. 4 , nr 4 ). — P.e5201 . - doi : 10.1371/journal.pone.0005201 . — PMID 19384413 .

Länkar

• Hårcellen rör sig som svar på elektrisk stimulering (video)
• Hårceller vid universitetet i Montpellier
• NIF Search - Hair Cell via Neuroscience Information Framework
• Hair-Tuning-Sound-Sensor Arkiverad 26 augusti 2021 på Wayback Machine En kortfattad rapport om den senaste utvecklingen av ljudsensorer baserade på hårjustering av studenter vid SMMEE, IIT Ropar

Ordböcker och uppslagsverk	Britannica (online) Brockhaus